燃料电池电压的串级控制方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种燃料电池电压的串级控制方法、装置、设备及存储介质所述方法包括：控制器根据燃烧电池的输出电压与电压参考值获得第一输出数据；滤波器根据燃油压力干扰以及常数值获得燃料源绝对压力；从控制器根据所述第一输出数据、燃料源绝对压力、从控制器系数获得燃料流量值；所述燃烧电池根据燃料源绝对压力和燃料流量值确定燃烧电池的输出电压。压力和燃料流量值确定燃烧电池的输出电压。压力和燃料流量值确定燃烧电池的输出电压。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池电压的串级控制方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及燃料电池控制
，尤其涉及一种燃料电池电压的串级控制方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]近年来，可再生能源迅速增加，一方面，由于化石燃料的缺乏和现有储量的枯竭，另一方面，由于环境和污染问题，旧的热电厂使用化石燃料，寻找清洁能源的可行替代品是未来的研究方向，风、阳光、地热、海浪等是最重要的来源，但它们在能量转换和连接网络方面都有自己的问题。
[0003]氢气是无污染的燃料，是温室气体的可行替代物；能量转换过程是将化学能转化为当前旋转发电机(燃烧燃料)中的热能，然后将热能转化为机械能(通过涡轮机)，最终产生电能，这个过程有一个较少的输入，如果可以删除中间过程，就可以得到较高的输入，化学势直接转化为电能是由燃料电池完成的。尽管燃料电池与传统电池有相似之处，但它们之间还是有许多不同之处，燃料电池已经被引入市场，包括具有质子交换膜(PEMFC)和固体氧化物(SOFC)的燃料电池。
[0004]在燃料电池中，新的发电来源是在化学反应中产生的电子，通常是氢气和氧气之间的化学反应，有很多关于燃料电池的研究，最近已经导致了高功率电池(几十千瓦)的出现，这种对电力系统的快速且日益增长的渗透需要对完整安装进行研究，就像任何其他新元件一样，安装该元件的重要方面是保持电压和频率，为了增加这些电压和频率的数量，复杂的模型将不再能够实时模拟。
[0005]燃料电池必须像电网中的另一个电力元件一样可控，有功功率控制(或频率)和无功功率(或电压)是最重要的控制参数，应用已被研究作为一个来源的分布式发电在微电网和大部分时间已被评估的负荷频率控制，频率控制由DC/AC交流转换器执行，并且燃料电池通过来自输出电流的反馈来防止过载，闭环系统在加速中的作用在频率恢复中非常有效，研究了固体氧化物燃料电池的功率控制方法，电池输出电流反馈用于控制输入燃料和发电机保护，输出功率反馈用于控制电子功率转换器中的调制和相移，以调节电流和功率因数；通过将利用率保持在恒定值，预期DC电压将不会改变太多，并且电池的输出电压与其电流相关，通过将电流和电压相乘来获得，随着负载的增加，电流减小，为了保持电压，可以使用电压升压器，新的DC/AC交流逆变器能够像Z
‑
源逆变器一样设置电压，但是这些方法需要支付更多的费用。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对上述问题，提出了一种燃料电池电压的串级控制方法、装置、设备及存储介质。
[0007]本专利技术实施例提供一种燃料电池电压的串级控制方法，所述方法包括：
[0008]主控制器根据燃烧电池的输出电压与电压参考值获得第一输出数据；
[0009]滤波器根据燃油压力干扰以及常数值获得燃料源绝对压力；
[0010]从控制器根据所述第一输出数据、燃料源绝对压力、从控制器系数获得燃料流量值；
[0011]所述燃烧电池根据燃料源绝对压力和燃料流量值确定燃烧电池的输出电压。
[0012]上述方案中，所述主控制器根据燃烧电池的输出电压与电压参考值获得第一输出数据U
m
，具体包括：确定所述燃烧电池的输出电压V
out
与电压参考值V
vef
的第一差值E
m
，根据所述第一差值E
m
和主控制器系数值确定第一输出数据U
m
。
[0013]上述方案中，所述从控制器根据所述第一输出数据U
m
、燃油压力干扰以及常数值获得燃料流量值，具体包括：确定所述第一输出数据U
m
和燃料源绝对压力P
fuel
的第二差值E
s
，根据所述第二差值E
s
和从控制器系数值确定燃料流量值Ψ
fuel
。
[0014]上述方案中，所述滤波器根据燃油压力干扰以及常数值获得燃料源绝对压力，具体包括：确定所述燃油压力干扰和常数值之和即为燃料源绝对压力P
fuel
。
[0015]上述方案中，所述燃烧电池根据燃料源绝对压力和燃料流量值确定燃烧电池的输出电压，具体包括：
[0016]根据所述燃料电池的电池输出电流I
out
、空气流量Ψ
air
和燃料流量值Ψ
fuel
确定氢气和氧气的生产率值；
[0017]根据所述氢气和氧气的生产率值确定氢气、氧气和水蒸气的分压值；
[0018]根据所述氢气、氧气和水蒸气的分压值确定能斯特电压值E
n
和交换电流密度值I
ex
；
[0019]根据所述能斯特电压值E
n
和交换电流密度值I
ex
确定开路电压值E
oc
；
[0020]根据所述开路电压值E
oc
确定生产电压值。
[0021]上述方案中，所述根据所述能斯特电压值E
n
和交换电流密度值I
ex
确定开路电压值E
oc
，具体包括：分别根据公式E
oc
＝N(E
n
Aln(L
eX
))确定开路电压值E
oc
；式中，A为塔费尔斜率，a为负载转移系数取决于电极和催化剂的类型。
[0022]上述方案中，所述根据所述开路电压值E
oc
确定生产电压值，具体包括：根据公式E
g
＝E
oc
‑
NAln(I
Out
)确定生产电压值。
[0023]本专利技术实施例还提供一种燃料电池电压的串级控制装置，所述装置包括：主控制器、滤波器、从控制器；
[0024]所述主控制器，用于根据燃烧电池的输出电压与电压参考值获得第一输出数据，并且输出第一输出数据到从控制器；
[0025]所述滤波器，用于根据燃油压力干扰以及常数值获得燃料源绝对压力，并且输出所述燃料源绝对压力到从控制器和燃烧电池；
[0026]所述从控制器，用于根据所述第一输出数据、燃料源绝对压力、从控制器系数获得燃料流量值，并且输出所述燃料流量值到燃烧电池；
[0027]所述燃烧电池，用于根据燃料源绝对压力和燃料流量值确定燃烧电池的输出电压。
[0028]本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
[0029]主控制器根据燃烧电池的输出电压与电压参考值获得第一输出数据；
[0030]滤波器根据燃油压力干扰以及常数值获得燃料源绝对压力；
[0031]从控制器根据所述第一输出数据、燃料源绝对压力、从控制器系数获得燃料流量值；
[0032]所述燃烧电池根据燃料源绝对压力和燃料流量值确定燃烧电池的输出电压。
[0033]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电压的串级控制方法，其特征在于，所述方法包括：主控制器根据燃烧电池的输出电压与电压参考值获得第一输出数据；滤波器根据燃油压力干扰以及常数值获得燃料源绝对压力；从控制器根据所述第一输出数据、燃料源绝对压力、从控制器系数获得燃料流量值；所述燃烧电池根据燃料源绝对压力和燃料流量值确定燃烧电池的输出电压。2.根据权利要求1所述的燃料电池电压的串级控制方法，其特征在于，所述主控制器根据燃烧电池的输出电压与电压参考值获得第一输出数据U
m
，具体包括：确定所述燃烧电池的输出电压V
out
与电压参考值V
vef
的第一差值E
m
，根据所述第一差值E
m
和主控制器系数值确定第一输出数据U
m
。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池电压的串级控制方法，其特征在于，所述从控制器根据所述第一输出数据U
m
、燃油压力干扰以及常数值获得燃料流量值，具体包括：确定所述第一输出数据U
m
和燃料源绝对压力P
fuel
的第二差值E
s
，根据所述第二差值E
s
和从控制器系数值确定燃料流量值Ψ
fuel
。4.根据权利要求3所述的燃料电池电压的串级控制方法，其特征在于，所述滤波器根据燃油压力干扰以及常数值获得燃料源绝对压力，具体包括：确定所述燃油压力干扰和常数值之和即为燃料源绝对压力P
fuel
。5.根据权利要求4所述的燃料电池电压的串级控制方法，其特征在于，所述燃烧电池根据燃料源绝对压力和燃料流量值确定燃烧电池的输出电压，具体包括：根据所述燃料电池的电池输出电流I
out
、空气流量Ψ
air
和燃料流量值Ψ
fuel
确定氢气和氧气的生产率值；根据所述氢气和氧气的生产率值确定氢气、氧气和水蒸气的分压值；根据所述氢气、氧气和水蒸气的分压值确定能斯特电压值E
n...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚文东，杨勇，黄超，李豪，
申请(专利权)人：深圳氢时代新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：